Modificación de la actividad superficial de la bentonita sódica mediante un surfactante catiónico

Abstract

Las suspoemulsiones son sistemas dispersos en los cuales dos fases líquidas coexisten gracias a la acción estabilizante de finas partículas sólidas. Las investigaciones realizadas en estos sistemas han determinado que la acción emulsificante reside, principalmente, en la capacidad de los sólidos de adsorberse de forma prácticamente irreversible en la interfase, formando una cobertura rígida alrededor de las gotas, que impide su coalescencia por efectos estéricos. Sin embargo, este comportamiento solo es exhibido por sólidos con ciertas características, como una mojabilidad intermedia e interacciones que les permitan alcanzar un estado de floculación débil (Binks, 2002). Tales propiedades se logran obtener sometiendo a los sólidos a la influencia de pequeñas cantidades de surfactantes y manipulando otras variables fisicoquímicas del medio, como la salinidad. En el siguiente trabajo de investigación, diversas muestras de bentonita natural, o cálcica, se trataron en distintos procesos para transformarlas en bentonita sódica. La metodología empleada para tal propósito se siguió a partir de reportes hechos en investigaciones previas (Alemdar y col., 2005), sometiendo a la arcilla primeramente a la acción de bicarbonato de sodio, para inducir una sustitución del calcio en la estructura de los sólidos, seguido de posteriores lavados con soluciones de sal y ácido. A partir de este punto, parte de la arcilla se sometió a un proceso de diálisis, para eliminar los iones excedentes del tratamiento, mientras una segunda porción se obtuvo omitiendo este último paso. De esta forma, se produjeron dos diferentes muestras de bentonita sódica. En el posterior desarrollo del trabajo, se buscó evaluar el papel de estas arcillas como agentes estabilizantes dentro de un sistema disperso, comparándolo con el comportamiento de la bentonita natural en las mismas condiciones, bajo la influencia de diferentes variables fisicoquímicas. Estas fueron, específicamente, la concentración de sal y la presencia de un surfactante catiónico, como el cloruro de diestearil dimetil amonio. Con este propósito, se estudió primeramente el comportamiento de factores como el pH, potencial zeta y velocidad de sedimentación, respecto al contenido de sal en distintas suspensiones acuosas, elaboradas en una serie de tres barridos de formulación; cada uno correspondiente a un tipo particular de arcilla. Los resultados demostraron la presencia de una carga negativa superficial en todos los tipos de sólidos, acentuada para la bentonita sódica dializada, cuyas suspensiones presentaron los mayores grados de dispersión y estabilidad, superiores en gran medida a los otros tipos de arcilla. Seguidamente, se elaboraron nuevos sistemas dispersos con la presencia adicional de una fase oleosa de querosén, variando nuevamente el contenido en la salinidad en tres barridos, para cada tipo de bentonita. En esta segunda etapa, se observó la obtención de una dispersión de gotas de aceite, visibles a simple vista y aisladas por películas rígidas formadas por los sólidos, además de la presencia de otras fases, cuya aparición y orden se mantuvo independientemente de la concentración de sal, variable que no produjo un III cambio en la mojabilidad de las arcillas, pero sí influyó en la estabilidad y el volumen producido de cada una de las fases. Estos nuevos resultados demostraron una mayor estabilidad de la dispersión de gotas para la bentonita natural, en comparación con las arcillas sódicas. Finalmente, se elaboraron tres nuevos barridos de formulación, manteniendo la presencia del aceite y fijando la concentración de sal. Esta vez se adicionó el surfactante catiónico, cuyo contenido se varió en valores próximos a la concentración micelar crítica. Los sistemas resultantes mostraron las mismas fases obtenidas en los barridos sin surfactante, pero existiendo un incremento considerable en el volumen y la estabilidad de la dispersión de gotas de aceite, para todos los casos. No obstante, se repitieron algunas de las tendencias observadas, sin presentarse cambios de mojabilidad en ningún tipo de arcilla, obteniéndose una fase de dispersión de gotas más estable y voluminosa con la bentonita natural.